西藏謝通門縣雄村礦區(qū)外圍土壤地球化學(xué)特征及異常評價(jià)

韓 鵬， 郎興海,2, 鄧煜霖， 王旭輝， 婁渝明， 崔志偉

(1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059；2.國土資源部 構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059)

0 引言

西藏雄村銅金礦床是目前岡底斯成礦帶上發(fā)現(xiàn)的唯一一個(gè)與新特提斯洋俯沖帶相關(guān)的斑巖型礦床，已探獲銅金屬資源量2 087 569 T、金金屬資源量202 695 kg，前人對于雄村礦區(qū)的地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征、年代學(xué)以及礦床成因等方面有大量研究[1-16]，但對雄村礦區(qū)外圍的研究相對比較薄弱[17-18]。通過對雄村礦區(qū)外圍開展的1:10 000地質(zhì)填圖和土壤地球化學(xué)勘查工作，發(fā)現(xiàn)雄村礦區(qū)外圍具有巨大的找礦潛力；筆者利用土壤地球化學(xué)測量Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素測試分析結(jié)果討論該區(qū)域元素含量統(tǒng)計(jì)特征、組合特征以及異常特征，綜合分析上述特征并結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)特征圈定找礦靶區(qū)，指示下一步找礦工作。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

本次土壤地球化學(xué)特征研究，按照土壤采樣點(diǎn)實(shí)際位置劃分出研究區(qū)范圍(圖1)，研究區(qū)位于西藏特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域南部，昂仁-日喀則中-新生代弧前盆地北部的岡底斯帶中段南緣[15]。出露地層為中-下侏羅統(tǒng)雄村組(J1-2x)火山-沉積巖，巖性組合比較復(fù)雜，由凝灰?guī)r(安山質(zhì)凝灰?guī)r、長英質(zhì)凝灰?guī)r)、基性凝灰?guī)r夾粉砂巖、石英玄武質(zhì)砂巖、玄武質(zhì)砂巖夾粉砂巖、粉砂巖夾次生泥質(zhì)巖等巖性段組成。

斷裂構(gòu)造是研究區(qū)的主體構(gòu)造，在研究區(qū)北東部分布有一條北東向的平移斷層和三條北西向的性質(zhì)不明斷層，中部分布有一條平移斷層，北北東走向，西部分布有一條北西向的逆沖斷層；褶皺構(gòu)造僅出現(xiàn)在研究區(qū)南部偏中區(qū)域，為一倒轉(zhuǎn)背斜。

圖1 雄村礦區(qū)外圍地質(zhì)簡圖[17]Fig.1 Geology map of xiongcun district periphery areas[17]

研究區(qū)的巖漿活動(dòng)比較強(qiáng)烈，侵入體主要為早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖、侏羅紀(jì)角閃輝長巖和始新世石英閃長巖。早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖主要侵入研究區(qū)東部以及北東部雄村組地層中，在接觸帶附近發(fā)育有鉀硅酸鹽化、硅化、青磐巖化、絹云母化等蝕變，與成礦關(guān)系較為密切，雄村礦區(qū)III號礦體含礦斑巖即為早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖[6]；侏羅紀(jì)角閃輝長巖分布于研究區(qū)南西部，侵入雄村組地層中，并在附近發(fā)育有高嶺土化、硅化、青磐巖化以及黃鐵絹云巖化蝕變；始新世石英閃長巖侵入早-中侏羅世角閃石英閃長玢巖和雄村組地層中，并且附近出現(xiàn)矽卡巖化、硅化、黃鐵絹云巖化以及孔雀石化蝕變。另在研究區(qū)西部出露由薄層狀輝長巖、帶狀角閃巖、片麻巖和少量的大理巖組成的變質(zhì)雜巖體。

2 土壤地球化學(xué)特征

本次工作對雄村礦區(qū)外圍進(jìn)行土壤地球化學(xué)找礦研究，按100 m×40 m(線距×點(diǎn)距)規(guī)則測網(wǎng)進(jìn)行采樣，勘探線布置方向0°，實(shí)際工作面積約16.5 km2。采樣介質(zhì)多為C層巖屑(少量采自B層下部細(xì)粒物質(zhì))，采樣深度為0.1 m～0.5 m，截取粒級-10 目～ +60目，實(shí)際采集土壤樣品3 720件，全部樣品送至西南冶金地質(zhì)測試中心，依據(jù)地礦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0130.4-2006化探樣品分析質(zhì)量有關(guān)要求進(jìn)行加工處理和測試分析，測試元素為Cu、Au、Ag、Pb、Zn。

圖2 研究區(qū)土壤元素異常圖Fig.2 Element anomaly in research area(a)Cu元素異常圖；(b)Au元素異常圖；(c)Ag元素異常圖；(d)Pb元素異常圖；(e)Zn元素異常圖；

表1 元素異常特征值Tab.1 Elements anomaly characteristic values

2.1 單元素異常特征

本次研究是采用基于穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)學(xué)的EDA技術(shù)[19]，計(jì)算研究區(qū)各元素的背景值和異常下限(表1)，然后采用異常下限值的1倍、2倍、4倍作為界限劃分外、中、內(nèi)三級濃度分帶。利用Surfer、Mapgis軟件繪制Cu、Au、Ag、Pb、Zn單元素異常圖(圖2)。

由圖2可知：① Cu異常主要分布于研究區(qū)東部，在北東部、西部以及南西部有小面積橢圓狀異常分布(圖2(a))；東部以及北東部異常區(qū)域出露有中-早侏羅世角閃石英閃長玢巖、雄村組凝灰?guī)r以及始新世石英閃長巖，東部異常呈北西-南東向展布，濃集中心位于雄村III號礦體西側(cè)，西部異常有侏羅紀(jì)角閃輝長巖和雄村組凝灰?guī)r出露；② Au異常主要分布在研究區(qū)中部及西部，另在北東部以及東部分布有比較分散的小面積異常(圖2(b))；中部異常位于雄村組火山-沉積巖內(nèi)，該異常區(qū)域南西側(cè)出露有大面積的侏羅紀(jì)角閃輝長巖，西部異常與Cu異常疊合較好，北東部及東部異常比較分散，但基本位于Cu異常范圍內(nèi)；③ Ag異常面積較小，主要分布在研究區(qū)中部及西部，另在中部偏北東區(qū)域以及西部區(qū)域有小面積橢圓狀異常呈星散狀分布(圖2(c))，其濃集中心基本與Au異常濃集中心疊合，異常區(qū)域與Au異常套合較好；④ Pb異常主要分布在研究區(qū)中部(圖2(d))，濃集中心基本與Au異常濃集中心疊合，其外帶呈半環(huán)狀分布在Au異常外帶邊緣，在中部偏北東區(qū)域有小面積橢圓狀異常呈星散狀分布；⑤ Zn異常主要分布于研究區(qū)中部以及南部偏中區(qū)域(圖2(e))，分別位于侏羅紀(jì)角閃輝長巖的北東側(cè)及南側(cè)，基本位于雄村組火山-沉積巖地層內(nèi)，其中部異常區(qū)域分布特征與Pb相似，南部偏中區(qū)域異常較為分散，呈星點(diǎn)狀分布。

2.2 土壤元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征

通過對比雄村礦區(qū)元素組合特征[1,13]，選取雄村礦區(qū)外圍1∶10 000土壤地球化學(xué)測量Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素作為研究對象，利用Excel、SPSS軟件統(tǒng)計(jì)研究區(qū)土壤樣品中Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素含量原始數(shù)據(jù)的均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、最大值、最小值、變異系數(shù)、中位數(shù)、濃度克拉克值參數(shù)特征(表2)。

表2 研究區(qū)土壤元素統(tǒng)計(jì)參數(shù)Tab.2 Statistical parameters of soil elements in research area

數(shù)理統(tǒng)計(jì)顯示：研究區(qū)Cu、Au、Ag、Pb元素變異系數(shù)大于1.5，為強(qiáng)變異型元素，Zn的變異系數(shù)處于1到1.5之間，為變異型元素，說明Cu、Au、Ag、Pb元素離散程度大，分布極不均勻；Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素的濃度克拉克值均大于1，說明這些元素均具有一定的局部富集能力，尤以Au元素最為強(qiáng)烈，Cu元素次之。綜上所述，可知研究區(qū)Cu、Au元素分異性強(qiáng)，離散程度大，富集能力強(qiáng)。

2.3 多元統(tǒng)計(jì)分析

2.3.1 相關(guān)分析

用SPSS軟件對研究區(qū)土壤樣品測試數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析[20]，得出相關(guān)系數(shù)矩陣(表3)，本次相關(guān)分析樣本數(shù)3 720，在置信水平取0.01時(shí)，相關(guān)系數(shù)臨界值為0.042。由表3可知，Cu與Au、Ag、Pb、Zn均表現(xiàn)為顯著相關(guān)，尤其是Cu與Au 之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.641，表明二者在成礦過程中有一定的地球化學(xué)聯(lián)系，Au與Ag、Pb、Zn也表現(xiàn)為顯著相關(guān)， Ag與Pb、Zn之間相關(guān)系數(shù)分別為0.406和0.392也代表顯著相關(guān)性， Pb與Zn之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.687，表現(xiàn)為極顯著相關(guān)，說明二者可能為相似地球化學(xué)背景的產(chǎn)物。綜上所述，認(rèn)為Ag-Pb-Zn元素組合與Cu、Au元素成礦的地球化學(xué)關(guān)系密切。

2.3.2 聚類分析

利用Excel、SPSS軟件對研究區(qū)Cu、Au、Ag、Pb、Zn元素土壤測量原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，進(jìn)行R型聚類分析[20-21]，得出其聚類分析譜系圖(圖3)。由圖3可知，當(dāng)歐氏距離大于5時(shí)，土壤樣品測試5種元素可分為Pb-Zn、Ag和Cu-Au三類元素組合；當(dāng)歐氏距離大于22時(shí)，土壤樣品測試5種元素可分為Ag-Pb-Zn元素組合和Cu-Au元素組合。綜上所述：Cu、Au分群為一組，說明研究區(qū)Cu、Au元素可能存在共生或伴生關(guān)系；Ag、Pb、Zn分群為一組，說明研究區(qū)可能存在中低溫?zé)嵋撼傻V作用，其中Pb-Zn與Ag又分別產(chǎn)于不同的地球化學(xué)背景中。

表3 研究區(qū)土壤分析元素相關(guān)矩陣Tab.3 Correlation matrices of soil analysis elements in research area

圖3 研究區(qū)土壤元素R型聚類分析譜系圖Fig.3 R-type cluster analysis dendrogram of soil elements in research area

2.3.3 因子分析

利用SPSS軟件對研究區(qū)所有的土壤樣品測試結(jié)果進(jìn)行主成分變量的R型因子分析[21-22](表4)。

由表4可知：F1因子的方差貢獻(xiàn)率已超過50%，可以作為綜合主因子來表征研究區(qū)元素?cái)?shù)據(jù)的綜合信息，同時(shí)選取特征值大于1的F2因子作為后續(xù)公共因子進(jìn)行分析；F1因子所代表的元素組合為Ag-Pb-Zn，方差貢獻(xiàn)率53.604%，F(xiàn)2因子所代表的元素組合為Cu-Au，方差貢獻(xiàn)率20.47%；說明研究區(qū)土壤中主要富集Ag、Pb、Zn元素，反映了主成礦元素Cu、Au的指示元素富集特征。結(jié)合單元素異常特征、相關(guān)分析以及聚類分析，確定研究區(qū)元素組合為Cu、Au元素組合和Ag、Pb、Zn元素組合，Ag、Pb、Zn可以作為研究區(qū)內(nèi)主成礦元素Cu、Au的找礦指示元素。

表4 研究區(qū)土壤元素R型因子分析結(jié)果Tab.4 R-type factoring analysis results of soil elements in research area

圖4 研究區(qū)土壤元素綜合異常圖Fig.4 Comprehensive anomaly map of soil elements in the study area

2.4 綜合異常評價(jià)

綜合研究區(qū)各元素參數(shù)統(tǒng)計(jì)特征、單元素異常特征、多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果以及雄村礦區(qū)外圍地質(zhì)特征，以異常套合好、元素組合與礦產(chǎn)或地質(zhì)體關(guān)系密切為原則，在單元素異常圖基礎(chǔ)上，劃分出3個(gè)以Cu、Au為主的綜合異常區(qū)(KM01、KM02、KM04)和1個(gè)以Au為主的異常區(qū)(KM03)(圖4)：

1)KM01綜合異常以Cu、Au異常為主，區(qū)內(nèi)Cu、Au、Ag、Pb、Zn異常套合好，出現(xiàn)Cu、Au三級濃度分帶，濃集中心疊合好，Cu異常均值365.7×10-6，異常面積為約0.34 km2，最大值1 093.6×10-6，異常襯度4.31；Au異常均值105.9×10-9，異常面積約0.52 km2，最大值485×10-9，異常襯度4.07。該區(qū)域出露有始新世石英閃長巖、雄村組凝灰?guī)r，并且可見一條平移斷層和一條性質(zhì)不明斷層分布，該區(qū)域未見礦化體出露，但地球化學(xué)條件良好，推斷深部可能存在礦化體。

2)KM02綜合異常以Cu、Au為主，區(qū)域內(nèi)Cu、Au異常疊合性好，異常強(qiáng)度高(主要為Cu異常)，Cu異常均值315.9×10-6，異常面積為約1.22 km2，最大值4 541×10-6，異常襯度3.72；Au異常均值89.8×10-9，異常面積約0.42 km2，最大值485×10-9，異常襯度3.45。該異常區(qū)內(nèi)有雄村組凝灰?guī)r以及侏羅紀(jì)角閃石英閃長玢巖出露，并且發(fā)育有鉀硅酸鹽化、硅化等蝕變，在該區(qū)域東側(cè)發(fā)現(xiàn)雄村III號銅金礦體，礦體長約500 m，寬約600 m，厚度最厚可達(dá)200 m，出露面積為0.3 km2，北西-南東走向，含礦圍巖為角閃石英閃長玢巖；區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件與雄村III號礦體成礦地質(zhì)條件相似，Cu元素異常分布于雄村III號礦體西側(cè)，可能是由雄村III號礦體向西延伸引起，具有尋找Cu-Au礦的潛力。

3)KM03綜合異常以Au、Ag、Pb、Zn為主，濃集中心明顯且基本重合，異常強(qiáng)度高，Au異常均值284.6×10-9，異常面積約0.59 km2，最大值8 560×10-9，異常襯度10.9；Ag異常均值2.75×10-6，異常面積約0.58 km2，最大值38.4×10-6，異常襯度7.86；Pb異常均值727.4×10-6，異常面積約1.18 km2，最大值18 053×10-6，異常襯度18.19；Zn異常均值621.9×10-6，異常面積約0.85 km2，最大值2 754×10-6，異常襯度4.15。該區(qū)域位于雄村組火山-沉積巖地層內(nèi)，西側(cè)出現(xiàn)北北東走向的平移斷層，南西側(cè)出露有侏羅紀(jì)角閃輝長巖，并且發(fā)育有高嶺土化、硅化、青磐巖化以及絹云母化等蝕變特征，區(qū)域內(nèi)出露有礦化體露頭，7個(gè)探槽和1個(gè)鉆孔揭露異常區(qū)中部礦化體長約600 m，寬約50 m，北東部礦化體長約200 m，寬約20 m，深部巖石巖性主要為角閃石英閃長玢巖的角巖，發(fā)育有黃鐵礦化、黃銅礦化、褐鐵礦化以及孔雀石化，元素異常圍繞已揭露礦化體分布；通過判斷該異常區(qū)的地質(zhì)條件、地球化學(xué)條件，推測該異常區(qū)深部可能存在礦體。

4)KM04綜合異常以Cu、Au、Ag為主，區(qū)域內(nèi)Cu、Au、Ag、Zn異常套合好，強(qiáng)度高，Cu、Au、Ag濃集中心重合，Cu異常均值739.1×10-6，異常面積為約0.25km2，最大值13 221×10-6，異常襯度8.69；Au異常均值487.3×10-9，異常面積約0.25 km2，最大值4 834×10-9，異常襯度18.7；Ag異常均值1.48×10-6，異常面積約0.98 km2，最大值6.37×10-6，異常襯度4.23。該區(qū)域出露雄村組火山-沉積巖(矽卡巖化凝灰?guī)r)、始新世石英閃長巖以及輝長巖，異常區(qū)西側(cè)出現(xiàn)北西-南東向的逆沖斷層，附近有黃鐵礦化、黃銅礦化發(fā)育，矽卡巖化凝灰?guī)r上出露有礦化體，7個(gè)探槽和1個(gè)鉆孔揭露礦化體長約650 m，寬約150 m，深部可見矽卡巖化、硅化、青磐巖化，發(fā)育有黃鐵礦、褐鐵礦和孔雀石，Cu、Au元素異常濃集中心位于礦化體上。結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)條件、地球化學(xué)條件判斷，可能存在矽卡巖型銅金礦床。

3 結(jié)語

通過對研究區(qū)1:10 000土壤地球化學(xué)樣品測試數(shù)據(jù)多元統(tǒng)計(jì)分析，再結(jié)合研究區(qū)各單元素異常特征分析結(jié)果，確定Cu、Au元素為雄村礦區(qū)外圍的主成礦元素，Ag、Pb、Zn為主成礦元素的伴生指示元素；全區(qū)共圈出4處綜合異常區(qū)，并且初步工程驗(yàn)證后有3處均發(fā)現(xiàn)礦(化)體，這表明土壤地球化學(xué)測量能進(jìn)一步明確找礦方向，縮小找礦范圍，對于區(qū)內(nèi)進(jìn)一步開展找礦工作具有一定的借鑒意義。